[摘要] 聚羧酸外加劑是一種新型的混凝土外加劑,目前在理論研究和高強(qiáng)高性能混凝土中的應(yīng)用已取得一定進(jìn)展,但缺少大規(guī)模地應(yīng)用于預(yù)拌混凝土中的實(shí)例。本文試驗(yàn)檢測(cè)了聚羧酸防凍劑的性能,配制并試驗(yàn)檢測(cè)了聚羧酸防凍劑混凝土拌合物和硬化混凝土的性能,并于今年冬施期間將聚羧酸系防凍劑成功地應(yīng)用于預(yù)拌C10～C60 混凝土的實(shí)際生產(chǎn)中,供使用聚羧酸外加劑生產(chǎn)中低強(qiáng)混凝土?xí)r參考。
[關(guān)鍵詞]聚羧酸防凍劑;適應(yīng)性;應(yīng)用
長(zhǎng)期以來(lái),本公司一直使用萘系減水劑生產(chǎn)預(yù)拌混凝土。在使用過(guò)程中,隨著對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求的不斷提高,萘系外加劑混凝土結(jié)構(gòu)表面的氣泡多且大、萘系減水劑與水泥的適應(yīng)性不好、減水率不足以滿足生產(chǎn)高強(qiáng)高性能混凝土的需要等問(wèn)題日益突出。新產(chǎn)品聚羧酸外加劑在高強(qiáng)高性能混凝土中的應(yīng)用已被業(yè)界人士所熟知,但應(yīng)用于北京預(yù)拌混凝土企業(yè)中低強(qiáng)度等級(jí)的混凝土中還未見(jiàn)報(bào)導(dǎo)。將聚羧酸外加劑成功地應(yīng)用于預(yù)拌混凝土企業(yè)中低強(qiáng)度等級(jí)的混凝土,對(duì)推廣聚羧酸外加劑的應(yīng)用具有重要意義。今年年初開(kāi)始,巴斯夫外加劑廠開(kāi)始給我們提供了不同的聚羧酸系外加劑樣品,擬用以代替本公司常用的萘系外加劑應(yīng)用于高中低強(qiáng)度等級(jí)混凝土中。收到樣品后,我們?cè)囼?yàn)檢測(cè)了聚羧酸外加劑的性能,配制并試驗(yàn)檢測(cè)了聚羧酸混凝土拌合物及硬化混凝土的性能,并于今年冬施期間將聚羧酸系防凍劑成功地應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)。
1 試驗(yàn)采用的原材料
試驗(yàn)使用的原材料為本公司日常生產(chǎn)所使用的各種原材料,各種原材料性能指標(biāo)見(jiàn)表1～表6 。
2 外加劑的性能檢測(cè)
本公司今年用于生產(chǎn)的聚羧酸防凍劑透明、呈淡黃色,外加劑的粘度低,比重小于1.1 kg/ m3 。使用拉法基P. O.42.5水泥作為基準(zhǔn)水泥,按減水劑、防凍劑和泵送劑標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法對(duì)比檢測(cè)了TZ1－3 萘系防凍劑和聚羧酸防凍劑的鋼筋銹蝕、減水率、壓力泌水率、坍落度增加值和保留值及- 7 天和( - 7 +28) 天抗壓強(qiáng)度比性能,見(jiàn)表7 。
從以上試驗(yàn)數(shù)據(jù)我們發(fā)現(xiàn):參照泵送劑和防凍劑標(biāo)準(zhǔn),兩種外加劑的試驗(yàn)項(xiàng)目均滿足泵送劑和防凍劑一等品的指標(biāo);對(duì)比不同外加劑的兩組數(shù)據(jù),兩種外加劑的鋼筋銹蝕和抗壓強(qiáng)度比性能相當(dāng),但聚羧酸防凍劑的減水率大,故坍落度增加值大,且1 小時(shí)坍落度保留值也大,但壓力泌水率大,保水性相對(duì)較低。
在此需要特別提醒的是,我們?cè)谠囼?yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)即使只是更換外加劑品種時(shí)沒(méi)充分洗刷攪拌鍋或外加劑計(jì)量容器壁上極少的附著量也會(huì)對(duì)外加劑的減水分散性能產(chǎn)生明顯的影響,故兩種外加劑(至少本試驗(yàn)所用的兩種外加劑) 不能混用。
3 混凝土拌合物和硬化混凝土性能
為了更好地結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用,我們用本公司日常使用的拉法基水泥和TZ1-3 萘系防凍劑生產(chǎn)C30 混凝土的配合比,對(duì)比檢測(cè)TZ1-3 萘系防凍劑和聚羧酸防凍劑混凝土的和易性、出盤(pán)坍落度及其經(jīng)時(shí)損失和抗壓強(qiáng)度。試驗(yàn)結(jié)果列如表8 的萘系和聚羧酸1 。
從上表可以看出,使用適合于萘系減水劑的C30 混凝土配合比配制的聚羧酸混凝土,其抗壓強(qiáng)度、出盤(pán)坍落度及其經(jīng)時(shí)損失均與萘系混凝土相當(dāng),但混凝土粘度小保水性差,不適于施工且混凝土均質(zhì)性差。
針對(duì)所試配的聚羧酸防凍劑混凝土性能的這種狀況,必須適當(dāng)降低混凝土用水量和水膠比,提高混凝土拌合物的粘度和保水性,才能提高混凝土拌合物的均質(zhì)性和泵送施工性能,達(dá)到預(yù)拌混凝土生產(chǎn)施工的要求。為此我們繼續(xù)試配,保持配合比其它組分不變,將單方用水量逐步從180kg 調(diào)整至165kg ,相應(yīng)地水膠比從0.50 降低至0.46 ,適當(dāng)增加外加劑用量來(lái)增加流動(dòng)性以保持生產(chǎn)應(yīng)用所需的坍落度,混凝土的粘度和保水性逐步提高,試驗(yàn)檢測(cè)單方用水量165kg ,混凝土拌合物及硬化混凝土性能結(jié)果列如表8 聚羧酸2 。
對(duì)比以上三組混凝土性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出:聚羧酸2 組混凝土的抗壓強(qiáng)度、出盤(pán)坍落度及其經(jīng)時(shí)損失、混凝土和易性和保水性均優(yōu)于聚羧酸1 組混凝土,且優(yōu)于或相當(dāng)于萘系混凝土,滿足了預(yù)拌混凝土生產(chǎn)施工的要求,可替代TZ1-3 萘系防凍劑用于生產(chǎn)C30 混凝土。
4 聚羧酸系防凍劑與水泥、摻合料的適應(yīng)性
在聚羧酸2 組試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,確定了聚羧酸防凍劑適應(yīng)性試驗(yàn)所用的配比如表9 所示。分別使用五種水泥按編號(hào)1 配合比、使用礦渣粉和拉法基P. O.32.5 按編號(hào)3 配合比、使用TZ1-3 萘系防凍劑和拉法基P. O.32.5 和P. O.42.5 按編號(hào)2配合比共配制8 盤(pán)混凝土,并試驗(yàn)檢測(cè)其拌合物及混凝土的力學(xué)性能,試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表10 。
從表10 前面的五組試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)可以看出,使用同一配合比1 的五種水泥混凝土的性能雖然存在波動(dòng),但其和易性粘度均良好,壓力泌水率不高,出盤(pán)坍落度及其保留值均能滿足預(yù)拌混凝土攪拌運(yùn)輸和泵送施工的要求;膠凝材料用量近似于實(shí)際生產(chǎn)C30 ( P. O.32.5) 和C35 ( P. O.42.5) 混凝土所用配合比用量,混凝土強(qiáng)度均比相應(yīng)實(shí)際生產(chǎn)強(qiáng)度等級(jí)混凝土的強(qiáng)度高。由此我們認(rèn)為聚羧酸外加劑與本公司可能使用的這五個(gè)品種的水泥適應(yīng)性良好。
通過(guò)使用配合比1 、3 和4 ,對(duì)比配制并檢測(cè)了摻聚羧酸防凍劑的粉煤灰和礦渣粉混凝土和摻礦渣粉的聚羧酸系和萘系外加劑混凝土的性能。比較試驗(yàn)數(shù)據(jù)我們可以看出,在聚羧酸系防凍劑用量相同的情況下,粉煤灰混凝土的和易性、保水性和流動(dòng)性良好,而礦渣粉混凝土的和易性相對(duì)較差、出盤(pán)坍落度相對(duì)較小且略泌水,但1 小時(shí)坍落度損失僅小20mm ,仍然比所配制萘系防凍劑混凝土的坍落度1 小時(shí)損失要小得多,能夠滿足施工的要求,且礦渣粉混凝土強(qiáng)度比粉煤灰混凝土強(qiáng)度略高;在同摻礦渣粉的情況下,兩種混凝土的和易性均一般且均略泌水,但聚羧酸系外加劑混凝土的出盤(pán)坍落度及其1 小時(shí)的保留值均比萘系防凍劑混凝土大,強(qiáng)度相對(duì)略高。這說(shuō)明聚羧酸系防凍劑與粉煤灰有良好的適應(yīng)性,相比較而言用聚羧酸和礦渣粉配制的混凝土的施工和力學(xué)性能略差,但比萘系防凍劑的適應(yīng)性要好。
通過(guò)使用配合比1 和2 ,對(duì)比配制并檢測(cè)了萘系防凍劑和聚羧酸系外加劑拉法基P. O.32.5 和P. O.42.5 混凝土的性能。比較試驗(yàn)數(shù)據(jù)我們可以看出,雖然萘系防凍劑用量相對(duì)增加了水泥質(zhì)量的0.2 %、出盤(pán)坍落度也基本相同的情況下,聚羧酸系外加劑混凝土的坍落度1 小時(shí)損失僅小于等于30mm ,仍然比萘系防凍劑混凝土的坍落度1 小時(shí)損失( > 75mm) 要小得多,且聚羧酸系外加劑混凝土強(qiáng)度比萘系防凍劑混凝土強(qiáng)度略高。
5 聚羧酸系外加劑的應(yīng)用及成本分析
在大量的試配和試拌試驗(yàn)并確保混凝土強(qiáng)度滿足要求的基礎(chǔ)上,今年冬期施工本公司全面使用聚羧酸系防凍劑代替了萘系防凍劑。兩個(gè)月多以來(lái)采用綜合蓄熱法生產(chǎn)供應(yīng)了約5萬(wàn)m3C10～C40 混凝土,聚羧酸系防凍劑混凝土拌合物的保水性、和易性和觸變性良好,出盤(pán)混凝土拌合物坍落度控制在180～240mm ,1 小時(shí)坍落度損失小于40mm ,標(biāo)養(yǎng)條件下混凝土初凝時(shí)間約6～8 小時(shí),且其泵送施工性能和早期強(qiáng)度,與冬施前的早強(qiáng)型泵送劑相比,能更好地滿足施工方的施工要求;與更換外加劑前生產(chǎn)供應(yīng)的混凝土相比,拆模后的墻體上氣泡的數(shù)量和尺寸明顯降低,外觀質(zhì)量也有了明顯的改觀,滿足了爭(zhēng)創(chuàng)結(jié)構(gòu)長(zhǎng)城杯的施工單位對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)外觀的嚴(yán)格要求。在此期間,本公司還生產(chǎn)供應(yīng)了一部分結(jié)構(gòu)墻柱為C45～C60 混凝土。由于墻柱結(jié)構(gòu)均為主要的承重結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)中配置的鋼筋很密,過(guò)去使用萘系外加劑生產(chǎn)供應(yīng)的高強(qiáng)混凝土粘度太大,流動(dòng)性和觸變性不能很好地滿足施工的需要,不易振搗密實(shí),混凝土的均質(zhì)性會(huì)相應(yīng)受到影響。相對(duì)來(lái)說(shuō)近期使用聚羧酸系外加劑生產(chǎn)供應(yīng)的高強(qiáng)混凝土粘度大幅下降,流動(dòng)性和觸變性大為改善,便于攪拌泵送和振搗施工。
據(jù)供貨單位說(shuō)明,由于冬施以來(lái)原料萘的售價(jià)居高不下,本公司用于代替萘系防凍劑的聚羧酸系防凍劑與所代替萘系防凍劑成本和售價(jià)趁于一致。為確保工程質(zhì)量,各等級(jí)聚羧酸系防凍劑混凝土配合比所用原材料的用量與上年同期生產(chǎn)使用的萘系防凍劑混凝土相比,由于聚羧酸防凍劑減水率大,相同摻量時(shí),用水量適當(dāng)降低了,但各膠凝材料的用量基本持平,相應(yīng)地降低了水膠比,使得所生產(chǎn)的各等級(jí)混凝土成本與上年持平,但混凝土的強(qiáng)度有一定幅度的提高了。
6 結(jié)論
通過(guò)大量的試配和試拌試驗(yàn),本公司今年冬期施工中全面使用聚羧酸系防凍劑外加劑,兩個(gè)多月來(lái)采用綜合蓄熱法成功地生產(chǎn)供應(yīng)了約5 萬(wàn)m3C10～C60 混凝土。在此總結(jié)我公司的試驗(yàn)和使用狀況,供預(yù)拌混凝土公司應(yīng)用聚羧酸外加劑時(shí)參考。
a. 兩種外加劑的鋼筋銹蝕和抗壓強(qiáng)度比性能相當(dāng),但聚羧酸防凍劑的減水率大,故坍落度增加值大,且1 小時(shí)坍落度保留值也大,但壓力泌水率大,保水性相對(duì)較低。
b. 使用適合于萘系減水劑的混凝土配合比配制的聚羧酸混凝土,其抗壓強(qiáng)度、出盤(pán)坍落度及其經(jīng)時(shí)損失均與萘系混凝土相當(dāng),但混凝土粘度小,壓力泌水率大,保水性差,不適于施工且混凝土均質(zhì)性差。針對(duì)聚羧酸外加劑混凝土性能的這種狀況,可適當(dāng)降低混凝土用水量和水膠比,提高混凝土拌合物的粘度和保水性,提高混凝土拌合物的均質(zhì)性和泵送施工性能,達(dá)到預(yù)拌混凝土生產(chǎn)施工的要求。
c. 聚羧酸外加劑與本公司可能使用的這五個(gè)品種的水泥適應(yīng)性良好,與粉煤灰有良好的適應(yīng)性,相比較而言與礦渣粉配制的混凝土的施工和力學(xué)性能略差,但仍比萘系防凍劑的適應(yīng)性要好。
d. 由于冬施以來(lái)原料萘的售價(jià)居高不下,本公司用于代替萘系防凍劑的聚羧酸系防凍劑與所代替萘系防凍劑成本趁于一致。本公司用聚羧酸系防凍劑代替萘系防凍劑所生產(chǎn)的各等級(jí)混凝土成本與上年持平,但混凝土的強(qiáng)度有一定幅度的提高了。
